15倍现有CPU性能 “模糊”处理器问世

    泡泡网CPU频道5月22日 半个世纪以来，半导体行业一直在追求更精确的计算机芯片，以释放更强大的性能，电路设计也是不允许出错的，但是现在，科研人员们倒腾出来一种不精确的“模糊”处理器，允许偶尔的错误而改进计算性能和资源能效，原型产品的能效就已经比现有技术高出至少15倍。

“模糊”处理器

    参与这项研究的专家来自美国休斯敦莱斯大学、加州大学伯克利分校、新加坡南洋理工大学(NTU)、瑞士电子和微技术中心(CSEM)等科研机构，他们的这项成果也在意大利卡利亚里举行的计算前沿ACM国际大会上获得了非常好的论文殊荣。

    这种模糊处理器的设计原理并不复杂：允许加乘单元之类的处理硬件犯一些错误，并且智能地管理出错的概率和计算类型，比如拿掉数字电路中一些不常用的部分，研究人员们发现就可以一方面大幅度提高性能，另一方面同步明显降低能耗。

    允许错误以预设的频率出现，能够以大幅提高计算效率而没有明显的性能下降。只要这些错误以可控方式引入，并且操作的大多数重要部分已经被保护起来免于出错，在许多应用程序中都是可以容许少许错误发生的，例如在音频和图像信号处理过程中，一个计算错误可能导致图像或声音微小的瞬时变形，但普通用户是根本察觉不出来的。

视频处理软件在三种状态下对比：传统方法、相对误差0.54%的不精确处理、相对误差7.58%的不精确处理

    另外，人眼就自带了错误校正机制，使用不完全精确的加法器处理图像，如果相对误差不超过0.54%，人眼就基本无法分辨，而即时相对误差达到7.5%，仍然可以获得足够分辨的图像。

    这项研究早在2003年就开始了。2011年的初步模拟测试表明，砍掉传统设计微芯片的某些部分可以在三个方面提升性能：精简的芯片速度快了一倍、所需能耗减少了一半、核心面积减少了一半。经过进一步的深入研究，他们已经完成了一颗原型硅芯片，并且第一次对相关技术进行了实地验证。

    最新测试显示，这种“修剪”可以将能耗减少3.5倍，计算结果与正确值的平均偏差为0.25%。再考虑到速度的翻番和面积的减半，这就相当于获得了7.5倍的能效提升，偏差达到大约8%的能效更是提升了15倍。■